MIMO 레이다 환경에서 Polar Format Processing 기반 이동표적 이미징

Polar-Format-Processing-Based Moving Target Imaging in MIMO Radar Environment

Abstract

본 논문은 여러 송수신 레이다들이 지상에 고정된 MIMO(multiple input multiple output) 레이다 환경에서 이동표적을 이미징할 수 있는 알고리즘을 제시한다. 제시된 알고리즘은 평면파 근사를 사용한 polar format processing에 기반한 것으로 수신 레이다 간 이격이 큰 경우에도 복수의 송신 레이다를 사용해서 앨리어싱(aliasing) 현상이 배제된 이동표적 이미지를 얻을 수 있음을 보인다. 앨리어싱 현상을 줄이면서 해상도를 높일 수 있는 송신 레이다 배치에 대한 조건을 제시하며, 또한 각 송신 레이다에 의한 표적 산란 신호를 수신 레이다에서 분리시킬 수 있는 방법을 제시한다. 마지막으로 시뮬레이션을 통해서 제시된 MIMO 레이다 시스템의 성능을 검증한다.

This study presents an imaging algorithm that can provide an image of a moving target in a multiple-input-multiple-output radar environment where multiple transmitting and receiving radars are fixed on the ground. The proposed algorithm, which is based on polar format processing using plane wave approximation, is shown to provide an unaliased image by using multiple transmitting radars even when the distances between the receiving radars are relatively large. We derive the conditions necessary to deploy the transmitting radars by which the resolution of the reconstructed image can be improved, while simultaneously reducing aliasing artifacts. Moreover, we offer a means of separating out each transmitting radar target echo. Finally, the performance of the proposed system is verified through a simulation.

그림 1. 제안 레이다 환경 Fig. 1. Proposed radar system.

그림 2. 송수신기가 이상적으로 배치된 경우 Fig. 2. Ideal deployment of transmitters and receivers.

그림 3. 하나의 송신 펄스로부터 얻은 표적 영역 이미지 Fig. 3. Reconstructed image using single transmit pulse.

그림 4. (M, N) = (1, 20) 인 경우 Fig. 4. In case of (M, N) = (1, 20).

그림 5. 수신기간 이격이 큰 경우 Fig. 5. In case of large distance between the receivers.

그림 6. (M, N) = (4, 5) 인 경우 Fig. 6. In case of (M, N) = (4, 5).

그림 7. MIMO 레이다 구조를 사용했을 경우 Fig. 7. Acquired image in situation of MIMO radar structure.

표 1. 시뮬레이션 파라메타 Table 1. Simulation parameters.